FOTOGRAFIA, COMUNICAZIONE E MULTIMEDIALITÀ

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1 ARCHEOLOGIA E MULTIMEDIALITÀ. MITO, STORIA, SCIENTIFICITÀ NELL'ARCHEOLOGIA DIGITALE FOTOGRAFIA, COMUNICAZIONE E MULTIMEDIALITÀ NEI BENI CULTURALI INTRODUZIONE ALLA RIPRESA FOTOGRAFICA 5. Il colore: natura e gestione Alfredo Corrao

2 IL COLORE Il sole e le sorgenti artificiali emettono radiazioni elettromagnetiche in λ= nm chiamata anche zona del visibile Il sistema visivo umano percepisce come luce bianca una miscela di tutti i colori dello spettro visibile Il concetto di colore bianco, con diverse sfumature, è una sensazione che abbiamo quando l occhio non è sensibilizzato da un colore dominante I colori sono risposte soggettive al sistema visivo umano quando le radiazioni sono comprese nell intervallo [384,769] THz (visibile). Il colore non è una caratteristica della luce ma una nostra sensazione

3 Anche per la luce bianca sono da considerare i fenomeni di riflessione e rifrazione nell interazione luce-materia. Il vapore acqueo ci appare bianco pur essendo trasparente. Una superficie riflettente che assorbe parzialmente o tutte le frequenze del visibile apparirà all osservatore come un livello di grigio. Si osserverà il colore nero quando le assorbe tutte. Le superfici che riflettono il 70-80% della luce ci appariranno lucenti. I metalli possedendo diversi elettroni liberi dissipano la luce di qualunque frequenza apparendo riflettenti (assorbono poco). Per avere un dipinto con un colore dominante è necessario che i pigmenti depositati su una superficie assorbano tutte le frequenze di luce ad eccezione della frequenza desiderata (colore). Giotto, Natività, Padova, Cappella degli Scrovegni.

4 Lunghezza d onda Assorbita Osservata (nanometri) (Tinta) (Tinta) violetto verde-gialla blu-viola giallo blu arancione blu-verde rosso verde viola verde-giallo violetto giallo blu arancione verde-blu rosso blu-verde viola verde

5 QUINDI, COS È IL COLORE? La luce riflessa da un oggetto colpisce i nostri occhi La retina trasforma le radiazioni elettromagnetiche in tre impulsi elettrici, che tramite il nervo ottico vengono trasmessi al cervello Il cervello analizza tali stimoli fornendoci la percezione del colore La percezione è un evento soggettivo e non misurabile Senza l'occhio di un uomo non esiste il colore, esiste solo la luce E difficile costruire un modello matematico che descriva il fenomeno del colore Lo studio del colore coinvolge più discipline: la fisica la fisiologia la psicologia

6 La Fisica In antichità si pensava che la teoria del colore fosse basata sul flusso di particelle emesse dagli occhi. Isaac Newton nel 1704 presentò una serie di esperimenti sulla teoria del colore: egli scoprì che usando un prisma si poteva separare la luce del sole in uno spettro di colori. L indice di rifrazione era diverso a causa delle differenti lunghezze d onda contenute nel raggio luminoso. Aggiungendo un secondo prisma si possono ricomporre le diverse componenti in un unico fascio di luce solare bianca

7 Radiazioni monocromatiche, cioè delle pure sinusoidi, generano la percezione di colori che dipendono dalla lunghezza d'onda della sinusoide Per esempio per lunghezze d'onda di 720 nm abbiamo la percezione del rosso, a 440 nm del blu ecc. Affiancando i colori percepiti e variando le lunghezze d'onda costruiamo lo spettro del visibile Il modello matematico che descrive il fenomeno fisico della luce non è sufficiente da solo a definire i colori Mancano alcuni colori: magenta, marrone, grigi La Fisica

8 La Fisiologia L occhio umano La retina, collegata al cervello mediante il nervo ottico

9 Nella retina sono presenti quattro tipi di fotoricettori Un tipo di bastoncelli Tre tipi di coni LMS: i coni sono responsabili per la determinazione del colore Quando il numero di fotoni che arrivano sulla retina è basso, sono attivi solo i bastoncelli, molto sensibili Visione notturna o scotopica (monocromatica) Quando il numero di fotoni che arrivano sulla retina è più elevato sono attivi sia i coni che i bastoncelli Visione crepuscolare o mesopica (visione a colori non ottimale) Quando il numero di fotoni che arrivano sulla retina è molto elevato sono attivi solo i coni mentre i bastoncelli risultano inibiti Visione diurna o fotopica (visione a colori ottimale)

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11 Contesto Il contesto in cui lo stimolo viene presentato ne guida l interpretazione percettiva La Psicologia

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13 Colori isolati e non isolati La Psicologia Se nel campo visivo dell osservatore compare un unico stimolo che emana la stessa luce da ogni punto della propria area il colore percepito è detto colore isolato Alcuni colori come blu, rosso, arancio, possono essere percepiti come colori isolati o non isolati Altri colori come marrone o grigio possono essere percepiti solo come colori non isolati

14 Il cervello ci aiuta a riconoscere i colori: Un limone lo vediamo giallo sia quando è illuminato dal sole che alla luce fioca del frigo Un gatto bianco illuminato dalla luna ci appare bianco, e un gatto nero illuminato dal sole ci appare nero. Anche il grigio risulta di difficile definizione: l'assenza di colore non è un concetto assoluto: in genere un oggetto ci appare neutro solo in rapporto a qualche altro oggetto vicino che riteniamo bianco. Un muro imbiancato di fresco ci sembra bianco sia alla luce del sole, che alla luce di una lampadina di pochi watt. Se la nostra fotocamera o il nostro monitor, che non hanno la capacità di riconoscere ed adattarsi al colore, sono calibrati su di un bianco diverso dal bianco del muro cosa ci appare bianco?

15 I colori primari La Teoria della Tricromia di Thomas Young postula che uno spettro ampio di colori può essere generato miscelando tre fasci di luce con lunghezze d onda distinte. Quando tre fasci di luce si miscelano producendo luce bianca si dice che costituiscono i colori primari (o fondamentali). Ma Young non trovò mai tre distinte lunghezze d onda. Se tre fasci di luce sono miscelati e producono luce bianca ed una vasta gamma di colori, tali componenti di colore prendono il nome di colori primari.

16 I colori primari I colori primari che si possono scegliere sono diversi. A secondo dell'applicazione e dell'ambiente si suddividono in tre famiglie: RGB CMY YRB (Rosso / Verde / Blu) Red - Green Blue (Ciano / Magenta / Giallo) Cyan - Magenta Yellow (Giallo / Rosso / Blu) Yellow - Red - Blue RGB è utilizzato dalla maggior parte dell'elettronica e delle tecnologie che trasmettono la luce, come TV, film e tecniche digitali. Una commissione internazionale CIE (Commission Internazionale de l Eclairage) nel 1931 ha scelto come colori primari il rosso, il verde e il blu con le corrispondenti lunghezze d onda 700nm, 546.1nm, e 435.8nm. CMY (in realtà CMYK in quanto include il nero) viene utilizzato con le tecnologie della luce riflessa come gli inchiostri da stampa. YRB sono i colori primari tradizionalmente insegnati nelle scuole d'arte per pittori. Non è il caso di discutere quale sia il sistema migliore, ciascuno ha il suo posto in un contesto specifico.

17 Percezione del colore: la percezione visiva nella sovrapposizione di raggi luminosi LA TEORIA ADDITIVA Sovrapponendo un raggio di luce blu, ad uno rosso e uno verde (RGB colori primari nel processo additivo) si otterrà il bianco : la mescolanza additiva avviene nell occhio

18 LA SINTESI ADDITIVA Viene usata in fotografia Nei device dove la luce è proiettata: Monitor TV Proiettori Scanner

19 Percezione del colore: la percezione visiva nella sovrapposizione di raggi luminosi LA TEORIA SOTTRATTIVA Sovrapponendo i colori ciano, magenta, giallo e nero (CMYK colori primari nel processo sottrattivo) si otterrà il maggior numero possibile di colori. La mescolanza sottrattiva ovviamente non avviene nell occhio

20 LA SINTESI SOTTRATTIVA Viene usata in tipografia (stampa in tricromia) Nella stampa in quadricromia si aggiunge un quarto colore acromatico, il bianco o il nero Esempi di sintesi sottrattiva dei colori: Pigmenti Coloranti Inchiostri

21 Si è sempre cercato di catalogare e studiare i colori La rappresentazione del colore Cerchio di Goethe relativo all equilibrio della luminosità

22 1766. Moses Harris modello colorimetrico da Natural System of colors

23 Strumento utilizzato da James Clerk Maxwell nell'ottocento per misurare le mescolanze additive di colore Philipp Otto Runge

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25 IL SISTEMA COLORE MUNSELL Il sistema di ordinamento dei colori di Munsell (1905) A partire dal 1898 il pittore americano Albert Henry Munsell ( ) ha sviluppato materialmente un sistema tridimensionale di ordinamento dei colori (in modo superficie) basato sulla apparenza, cioè sugli attributi percettivi di chiarezza, tinta e croma. Inizialmente il sistema era una sfera, ma presto Munsell si accorse che per avere uniformità percettiva, i colori non potevano essere disposti in una sfera ma in un solido di un altra forma. Al principio si trattava di un sistema di campioni di carta dipinti ad acquerello ad uso degli studenti.

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28 MUNSELL: COLORE (HUE) Munsell colloca i colori rosso, giallo, verde blu e porpora (colori principali ) in un cerchio. I colori sono equidistanti Colori intermedi (giallo-rosso, verdegiallo, blu-verde, porpora-blu, rossoporpora

29 MUNSELL: LUMINOSITÀ (VALUE) La luminosità è correlata alla capacità di una superficie di riflettere la luce Il bianco ha luminosità massima (10) Il nero ha luminosità minima (0) I grigi hanno luminosità intermedia

30 MUNSELL: SATURAZIONE (CHROMA) La saturazione del colore indica quanto il colore sia distante dal bianco i colori saturi sono puri colori meno saturi si ottengono mescolando al colore puro il bianco o il nero

31 SOLIDO DEL COLORE (MUNSELL) Per un colore cromatico la notazione completa di Munsell è scritta: H V/C. Per un colore rosso vivido che abbia colore 5R, luminosità 6 e saturazione 14, la notazione completa è: 5R 6/14

32 SPAZIO DI COLORE CIE 31 Rappresentazione grafica del colore Le coordinate cromatiche x,y rappresentano il rosso e il verde e sono correlate ai valori di tristimolo X, Y, Z dalle equazioni x (rosso) = X / (X+Y+Z) y (verde) = Y / (X+Y+Z) z (blu) = Z / (X+Y+Z) z= 1 - (x + y)

33 COORDINATE DI COLORE XYZ Nella percezione del colore la luminanza (o intensità) non è importante. Questo implica che tutti i colori possono essere normalizzati rispetto all intensità. Normalmente i valori di tristimolo sono normalizzati come segue: τ i t 1 t i + t 2 + t 3 i = 1,2,3 Quindi un colore può anche essere descritto in uno spazio 2D mediante τ 1 e τ 2 chiamato diagramma di cromaticità con τ 1 + τ 2 + τ 3 = 1. τ 3 valore di luminanza (Y) Possiamo esprimere un colore mediante le coordinate di cromaticità (τ 1,τ 2 ) La terza componente è data da τ 3 =1-τ 1 -τ 2 La curva delimita il luogo dei punti che rappresenta la zona dell energia spettrale dei colori del visibile, ossia dal violetto (380nm) al rosso (780nm), ed è delimitato da un contorno a figura quasi triangolare

34 Spazio colorietrico L*a*b* (CIELAB) Introdotto dalla Commissione Internazionale per l Illuminazione nel 1976 L* = fattore di luminosità a*, b* = coordinate di cromaticità +a* +b* -a* -b* rosso giallo verde blu

35 LA MISURA DEL COLORE: LO SPETTROCOLORIMETRO E LO SPETTROFOTOMETRO

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38 Il colorimetro è un apparecchio che permette di misurare un colore, cioè di leggere in che percentuale compaiono in esso le tre tinte fondamentali (giallo, rosso e blu) che, unendosi in varia maniera, creano tutta la gamma possibile delle sfumature. Il colorimetro confronta l intensità luminosa del campione con una scala prestabilita. Lo spettrofotometro è un apparecchio che permette di analizzare la composizione chimica di una sostanza partendo dalla luce che essa emette quando è illuminata. La luce, infatti, è composta da radiazioni di lunghezza d onda diverse. Ogni sostanza, a seconda della sua struttura, assorbe alcune di queste radiazioni e ne emette altre, producendo così uno spettro di radiazioni sempre diverso e inconfondibile. Lo spettrofotometro può misurare sia le radiazioni visibili dall occhio umano sia quelle ultraviolette, invisibili.

39 Il Flusso del Colore Bilanciamento del Monitor Profilazione della Stampante Profilazione Fotocamera e bilanciamento del bianco La gestione del colore

40 Nell immagine: a sinistra un workflow senza gestione del colore, a destra, uno con la gestione del colore. Un completo controllo del flusso del colore comporta tre fondamentali passaggi PROFILAZIONE della fotocamera CALIBRAZIONE del monitor PROFILAZIONE della stampante (coppie carta/inchiostri)

41 PERCHÈ È NECESSARIA LA GESTIONE DEL COLORE? Il computer rappresenta i colori con dei numeri Per esempio il monitor è un dispositivo RGB

42 La stampante genera i colori tramite i quattro pigmenti Ciano, Magenta, Giallo e Nero (CMYK)

43 RGB e CMYK sono coordinate relative o Device Dependent Da sole non riescono a definire il colore in modo preciso,ma solo approssimativo Non sono sufficienti per applicazioni in cui il colore è importante Vanno bene per Excel, PowerPoint ecc La gestione del colore non si fa correggendo manualmente con curve o livelli le immagini prima di inviarle alla periferica Occorre utilizzare i Profili ICC

44 PROFILAZIONE DELLA FOTOCAMERA Per una corretta restituzione del colore: Passo 1: Creazione di un profilo Passo 2: Bilanciamento del bianco

45 IL SENSORE I sensori elettronici, per loro natura, non sono sensibili selettivamente nello spettro: essi registrano un immagine MONOCROMATICA Ogni singolo pixel del sensore cattura la luce nella sua QUANTITA e non nella sua QUALITA (colore) E necessario interporre un filtro colorato, senza il quale verrebbe registrata la sola informazione di luminosità relativa a tutto lo spettro, dai 380 ai 780 nm (e anche oltre)

46 MATRICE DI BAYER E FOVEON Generalmente i colori rosso, verde e blu sono affiancati, e non sovrapposti come avviene nelle pellicole fotografiche Eccezione Foveon. Sfrutta la caratteristica del silicio di assorbire la luce in modo selettivo La matrice di Bayer vede il 50% dei suoi pixel VERDI, il 25% ROSSI e il 25% BLU

47 DEMOSAICING Primo problema nello sviluppo del RAW Demosaicizzazione Esistono diversi algoritmi di ricostruzione dell immagine I dati RAW sono numeri che rispecchiano i valori di LUMINANZA associati ad un SOLO colore

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49 Questo comporta la necessità di interpretare matematicamente quei valori da assoluti a mediati. Il software di demosaicizzazione legge i dati - certi - di un singolo pixel e li confronta con quelli dei pixel adiacenti (che sono anche di altri colori) al fine di poter assegnare, a quello stesso pixel, un valore RGB

50 I valori RGB così trovati danno dei valori generici che non hanno una specifica COLORIMETRICA finché non si crea una MATRICE DI CONVERSIONE dallo spazio RGB del sensore ad uno spazio interno al software di sviluppo del file raw

51 Valori RGB SENSORE Valori colorimetrici ASSOLUTI (XYZ) Valori RGB ACR

52 I software Adobe creano una matrice a doppio illuminante per ogni tipo di fotocamera supportata: questa è il frutto dell interpolazione, da parte di ACR, di due diverse matrici, una ripresa sotto un illuminante di tipo A (2820K) e l altra sotto un illuminante D65 (6500K)

53 Camera Raw, esegue una conversione dallo spazio colore della fotocamera allo spazio di lavoro scelto Non è conveniente costruire un profilo ICC sull uscita di Camera Raw in quanto la conversione interna di Camera Raw non è basata su profili ICC I profili a doppio illuminante.dcp sono più versatili ed adatti di un profilo.icc in quanto la fotocamera lavora sotto illuminanti di ogni tipo. Ogni profilo di sensore è valido SOLO per quel sensore

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55 Nelle nuove versioni di ACR la matrice opera una contemporanea conversione dello spazio colore interno al software (ProPhoto a gamma 1) in RGB e in HSL (Hue, Saturation, Lightness) Ciò consente una modifica in una tabella HSL (intuitiva per i fotografi) della gamma tonale delle proprie immagini

56 I profili creati mappano il colore nelle tabelle HSL In esse il colore viene rappresentato come in un cilindro dove, al variare della posizione nel radiante varia la TINTA, all avvicinarsi/allontanarsi dal centro varia la SATURAZIONE, ad allontanarsi/avvicinarsi al radiante varia la LUMINOSITA

57 RICAPITOLANDO: CAMERA RAW, SCHEMA DI CONVERSIONE La rimappatura selettiva dei colori, contenuta nei profili standard forniti da Adobe oppure rielaborati con Adobe DNG profile editor o con l applicazione desktop di ColorChecker Passport, permette di ridurre l entità degli errori di conversione agendo sulla Tinta, Saturazione e Luminosità dei colori desiderati, senza provocare uno slittamento globale dei colori come accadrebbe agendo solo sulla cromaticità dei primari. I nuovi profili di ACR, che non sono cristallizzati nel software ma registrati ciascuno in file di estensione.dcp, permettono anche di integrare una curva tonale a piacere, in modo tale da conferire automaticamente un certo look alle immagini (STILI IMMAGINE). La posizione dei profili DCP nel sistema è la seguente: Mac OS X: /Library/Application Support/Adobe/CameraRaw/CameraProfiles Windows 2000 / XP: \Documents and Settings\All Users\Dati applicazioni\adobe\cameraraw\cameraprofiles Windows Vista / 7: \ProgramData\Adobe\CameraRaw\CameraProfiles Percorso completo delle conversioni colore effettuate da ACR 4.5 e successivi : Spazio RGB sensore Spazio XYZ ProPhoto RGB (gamma=1) Spazio HSV (Tinta- Saturazione) Spazio XYZ ProPhoto RGB (gamma=1) Spazio di Lavoro (srgb, AdobeRGB, Prophoto) Rimappatura selettiva

58 CREARE UN PROFILO Le soluzioni di X-Rite (Munsell) per Adobe Il software di Adobe (Adobe DNG Profile) Gli SCRIPT Il profilo.icc (per applicazioni non Adobe)

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61 Esistono 3 metodi per calibrare Camera Raw: Script da un idea di Bruce Fraser Metodo fornito da Adobe Il software di ColorChecker Passport Il primo metodo consiste in: Fotografare la test chart a 24 tacche Lanciare uno script che apre molte volte lo stesso file raw, variando i cursori di Camera Raw finché i colori delle 24 tacche non si avvicinano ai valori ideali Il secondo metodo consiste in: Fotografare la test chart a 24 tacche Aprire il raw in DNG con un tool fornito da Adobe che crea un nuovo profilo (non ICC) personalizzato Il terzo metodo consiste in: Fotografare la test chart a 24 tacche sotto 1 o 2 illuminanti Convertire il / i raw in DNG con LR ed aprirli in ColorChecker Passport.exe Fare clic sul pulsante Crea profilo CAMERA RAW, CALIBRAZIONE In ogni caso la test chart utilizzata ha solo 24 tacche

62 CAMERA RAW, CALIBRARE CON GLI SCRIPT PRO: Si può scegliere tra tre illuminanti (D50, D65, A) Metodi di calibrazione: algoritmi diversi per raggiungere i valori target Abilita il cursore shadow Tint Vengono forniti gli errori massimi in LCH (Chiarezza, Chroma, Tinta) Peso delle singole Patches Numero di passaggi CONTRO: E un metodo molto lento E poco ripetibile se si cambiano le condizioni di ripresa (tipo di luce) Ha il vantaggio che non occorre software esterno per la calibrazione

63 CAMERA RAW, CALIBRARE CON ADOBE DNG PROFILE PRO E un metodo più veloce E ripetibile se si cambiano le condizioni di ripresa (tipo di luce) E possibile correggere entrambi i profili (D65, A) Viene visualizzata la mappa degli errori del profilo standard Il profilo personalizzato diventa disponibile direttamente in Camera Raw CONTRO Per adesso utilizza solo la Test chart a 24 tacche Funziona solo con DNG

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65 CAMERA RAW, CALIBRARE CON COLORCHECKER PASSPORT PRO E un metodo molto veloce e pratico E ripetibile se si cambiano le condizioni di ripresa (tipo di luce) Il profilo personalizzato diventa disponibile direttamente in Camera Raw Consente la creazione di profili a singolo o a doppio illuminante CONTRO Per adesso utilizza solo la test chart a 24 tacche Funziona solo con DNG

66 PROFILARE CON UN PROFILO.ICC (PER APPLICAZIONI NON ADOBE) 1. BILANCIAMENTO DEL BIANCO L immagine grezza risulta sbilanciata rispetto all asse del grigio Il sensore ha una risposta lineare rispetto alla luminanza della scena

67 Il bilanciamento del bianco è molto semplice se si ha a disposizione un punto di riferimento neutro E sufficiente amplificare in modo lineare due canali (equivalente a 2 semplici curve lineari di Photoshop)

68 PROFILARE CON UN PROFILO.ICC (PER APPLICAZIONI NON ADOBE) 2. SPAZIO COLORE DELLA FOTOCAMERA Eseguito il bilanciamento del bianco, occorre codificare i colori Un metodo è quello di realizzare un profilo ICC

69 PROFILO ICC DELLA FOTOCAMERA Il profilo ICC realizza una corrispondenza fra i valori RGB e i colori espressi in coordinate assolute (in genere XYZ) Questa corrispondenza colorimetrica a volte fornisce risultati un po piatti Il motivo sta nelle ipotesi semplificative alla base dei profili ICC (modo apertura, colori isolati, completo adattamento visivo) Per questo i software concedono qualche personalizzazione nella creazione del profilo

70 TARGET PER PROFILI ICC DI FOTOCAMERA Il target a 24 tacche non è sufficiente a creare un ottimo profilo Esiste un target più ricco di patches e con colori più saturi Consente di creare profili ICC più accurati

71 COME FOTOGRAFARE IL TARGET Occorre eseguire la ripresa del target con molta cura Luce della scena: illuminazione da riproduzione : a 45 rispetto alla direzione di ripresa Uniformità dell'illuminazione: variazioni della luminosità inferiori al 10% Uniformità della sorgente di luce: variazioni della temperatura del colore inferiori a 200 K Bilanciamento del bianco: differenza valori RGB inferiore a 7 punti digitali Luci: da 210 a 245 punti digitali Ombre: inferiori a 23 Uniformità: inferiore a 12 punti digitali, dal centro al bordo. Meno di 15 punti digitali nelle patch sullo stesso bordo.

72 COME USARE IL PROFILO Una volta creato il profilo, valido per la sola sorgente di luce utilizzata nella ripresa del target, occorre: Assegnare il profilo all immagine (dopo aver eseguito il bilanciamento del bianco) Convertire ad uno spazio di lavoro Pochi software consentono questo workflow. Uno di questi gratuito - è UFRaw

73 PROFILAZIONE DELLA FOTOCAMERA Per una corretta restituzione del colore: Passo 1: Creazione di un profilo Passo 2: Bilanciamento del bianco

74 IL BILANCIAMENTO DEL BIANCO PUÒ AVVENIRE ON-CAMERA E/O IN POST-PRODUZIONE

75 BILANCIAMENTO DEL BIANCO Il bilanciamento del bianco NON va fatto sul bianco!!! È meglio usare un cartoncino grigio Non tutti i cartoncini grigi vanno bene per fare il bilanciamento del bianco La riflettanza spettrale deve essere piatta

76 Gli accessori per il bilanciamento del bianco A sx: Spyder Cube A dx: ExpoDisc In basso: pannelli tipo EzyBalance

77 Bilanciamento ON-CAMERA

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81 Shift e Bracketing della temperatura di colore on macchina

82 Bilanciamento del bianco in POST-PRODUZIONE

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84 ATTENZIONE ALL ISTOGRAMMA

85 Alfredo Corrao -